大气圈教学典型误区警示

朱　浩

误区1：大气压强因大气重力而产生

不少人认为大气压强产生的原因是大气受重力作用。如果说大气压强真是由大气重力产生的，很多问题便无法解释清楚。例如，一玻璃瓶敞口时，若空气对瓶底的压强为一个大气压，加盖密封后，瓶内空气对瓶底的压强是多少?当然仍为一个大气压。若说气体压强由重力产生，这是无法解释的，因为盖上面的大气压强无法直接作用到瓶内空气，而瓶内空气重力显然要比原来小得多。

基于以上原因，现行高中物理教材已不再用大气重力来解释大气压强，而用分子运动论的观点进行阐述。从分子运动理论的观点来看，无规则运动的气体分子不断地与器壁相碰撞。就一个分子来说，它对器壁的碰撞是断续的，碰在什么地方是偶然的，给器壁的冲力是短暂的。但是对大量分子来说，每一时刻都有许多分子频繁地碰撞器壁，这样就对器壁产生持续、均衡的压力。因此，气体的压强是由大量气体分子向器壁碰撞而产生的，其压强大小等于大量气体分子对单位面积器壁的平均作用力。如果把大气近视作为理想气体，从理想气体微观模型出发，可以得到理想气体压强公式(推导过程略)：P=nkT，其中n为单位体积内的分子数，k是玻尔兹曼常数，T为绝对温标。显然P与n和T成正比，与气体重力无关。该公式还可解释距地面越高，空气越稀薄，单位体积内的分子数就越少，大气压强就越小。另外还可以根据P=nkT和玻尔兹曼分布律(玻尔兹曼建立的平衡态气体分子的能量分布律)将地球表面大气压强计算出来(计算过程略)：Po=G／4πR²，其中Po为地球表面大气压强，G为地球大气总重量，R为地球半径。

该结果说明从分子运动论的观点来定义大气压强，可以圆满地解释地球表面的大气压强等于单位面积整个大气柱的重量这一客观事实，但不能由此得出大气压强是由大气重力产生的结论。因为一个物理量的定义是严格的，应能解释一切与之有关的物理现象。如果认为气体的压强因大气重力而产生，那么与大气压强有关的许多现象便无法得到科学的解释。

误区2：温室效应即大气保温作用

温室效应和大气保温作用是有区别的，主要表现在环节多少上有差异。温室效应包括太阳短波辐射穿过大气将地面加热；地面长波辐射加热大气；大气产生的逆辐射把热量再还给地面等诸环节。大气的保温作用仅包括温室效应的后两个环节，一是大气截留地面长波辐射，把大部分热量保留在对流层里；二是大气再以逆辐射的形式把热量还给地面，以补偿地面辐射损失的热量。

误区3：气旋、反气旋不同部位的天气状况都相同

气旋的不同部位大气运动情况不同，因而天气特点有很大差别。以北半球为例，气旋的东部以偏南气流为主，因其来源于较低纬度，气温较高，水汽含量较大，可出现云雨天气；气旋的西部以偏北气流为主，因其来源于较高纬度，气温偏低。水汽含量较少，可出现降温、大风天气；在气旋中心，气流上升，气温降低，利于水汽凝结，经常出现云雨天气。

反气旋的不同部位，因大气的运动状况不同。天气状况也各有特色。在北半球，反气旋的东部以偏北气流为主，因其来源于较高纬度，气温较低，水汽含量少，多出现降温、风沙天气；反气旋的西部以偏南气流为主，气温较高，水汽含量较大，可出现升温和云雨天气；在反气旋的中心，气流下沉，气温升高，不利于云雨形成，多为晴朗天气。

误区4：高空与低空气压分布状况相反

地面的暖低压和冷高压随高度增高而减弱，到某一高度后就消失了。著再向上发展。暖低压反而会变成暖高压，冷高压则会变成冷低压，该系统气压分布状况是高空与低空相反，它们只存在于对流层低空，称之为浅薄系统。但深厚系统则不然，该系统地面上的冷低压和暖高压，随高度增高而增强，一直伸展到500百帕等压面高度(5500m附近高度的水平气压场)仍然维持闭合等压线。中国东北冷涡是一种深厚的冷低压，而西太平洋副热带高压更是一种系统深厚、垂直伸展范围大、有时可达平流层低部的深厚暖高压。

误区5：热带沙漠气候和地中海气候区西海岸的夏季炎热干燥

热带沙漠气候和地中海气候区的西海岸(前者如利马，后者如旧金山)，因为沿岸有寒流经过，降温减湿，近地面的温度降低，使空气中水汽凝结成雾，且受到海陆风的影响，因此夏季多雾而凉爽。

误区6：亚热带季风气候即亚热带季风性湿润气候

它们均由海陆热力性质差异而形成。但季风性湿润气候没有季风气候典型，夏季气温没有季风气候高，降水也没有季风气候集中；冬季气温稍高，降水也稍多。亚热带季风气候只分布在亚洲，亚热带季风性湿润气候在北美洲、南美洲和大洋州都有分布。